CN113583619A - 一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚乳酸树脂技术领域，具体地说，涉及一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法。其包括以下原料组成：植物混剂、聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、分散剂、填料和改性剂；植物混剂包括大豆油、花生油、蓖麻油、小麦油、甘油、松香树脂、环氧树脂和分散剂，其余为去离子水；该植物混剂可提升胶黏剂的粘性和抗氧化性能，通过替代其他粘性化学添加剂加入，来改善胶黏剂的环保性；加入的填料可增强胶黏剂的强度，同时填料中的金属元素可与植物混剂中的硬脂酸混合反应生成硬脂酸盐，该类硬脂酸盐可用作胶黏剂生产过程中的表面活性剂、增稠剂或助流剂使用，增强了填料与胶液的相容性，使得制备的胶黏剂强度进一步的增强。
Description
技术领域
本发明涉及聚乳酸树脂技术领域，具体地说，涉及一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分，具有优异的性能，在许多方面都得到了广泛的应用，是八大合成胶粘剂中的重要品种之一，聚氨酯胶粘剂具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，适用于各种结构性粘合领域，并具备优异的柔韧特性，不仅粘接力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能，聚氨酯胶粘粘剂的低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂，热塑性聚氨酯胶粘剂是用热塑性聚氨酯制成的合成聚氨酯胶粘剂，加热时软化粘结，冷却后硬化而具有一定的强度。
现有的聚氨酯胶黏剂为了增加粘性和强度，通过添加添加剂来进行增强，此类添加剂中含有大量的有害化学物质，在使用时被人体吸入可危害健康，同时燃烧时会产生大量的有害物质，不利于环境的保护，但失去了这些添加剂会使得胶黏剂的粘性及强度受到影响，因此需要一种环境友好型聚氨酯胶黏剂来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种环境友好型聚氨酯胶黏剂，包括以下原料组成：植物混剂18-25份、聚醚多元醇70-100份、多异氰酸酯10-20份、催化剂0.1-3份、扩链剂5-9份、分散剂1-5份、填料20-28份和改性剂1-5份；
所述植物混剂包括大豆油、花生油、蓖麻油、小麦油、甘油、松香树脂、环氧树脂和分散剂，其余为去离子水，通过加入的植物混剂，可提升胶黏剂的粘性和抗氧化性能，通过替代其他粘性化学添加剂加入，来改善胶黏剂的环保性。
作为本技术方案的进一步改进，所述植物混剂中各材料用量为大豆油20-30％、花生油2-8％、蓖麻油1-5％、小麦油5-9％、甘油10-15％、松香树脂1-5％、环氧树脂1-5％和分散剂1-3％。
作为本技术方案的进一步改进，所述植物混剂的制备方法如以下步骤：
S1.1、将松香树脂和环氧树脂加入至搅拌釜中加热熔融，制得A液；
S1.2、加入大豆油、花生油、蓖麻油、小麦油、甘油至A液中并加入分散剂，然后超声混合搅拌，制得B液；
S1.3、待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，搅拌釜加热温度为150-180℃，搅拌速率为130-140r/min，时间0.5-1h。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h。
作为本技术方案的进一步改进，所述填料选自铝粉、铁粉、碳酸钙和二氧化钛，加入的填料用于增强胶黏剂的强度。
作为本技术方案的进一步改进，所述改性剂选自氢氧化镁，用于提升该胶黏剂的阻燃性。
另一方面，本发明提供了一种用于制备如上述任意一项所述环境友好型聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S2.1、将聚醚多元醇加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯和催化剂进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体；
S2.2、将聚氨酯预聚合体、植物混剂、填料、改性剂、扩链剂和分散剂依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，然后加入挤出机中挤塑成粒；
S2.3、然后将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
优选的，所述S2.1中，加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h。
优选的，所述S2.2中，加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h。
本发明中填料中的金属元素可与植物混剂中的硬脂酸混合反应生成硬脂酸盐，该类硬脂酸盐可用作胶黏剂生产过程中的表面活性剂、增稠剂或助流剂使用，增强了填料与胶液的相容性，使得制备的胶黏剂强度进一步的增强；改性剂与植物混剂中的硬脂酸反应可制得用于提升胶黏剂粘性和强度的增稠剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法中，通过加入的植物混剂，可提升胶黏剂的粘性和抗氧化性能，通过替代其他粘性化学添加剂加入，来改善胶黏剂的环保性。
2、该环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法中，通过加入的填料可增强胶黏剂的强度，同时填料中的金属元素可与植物混剂中的硬脂酸混合反应生成硬脂酸盐，该类硬脂酸盐可用作胶黏剂生产过程中的表面活性剂、增稠剂或助流剂使用，增强了填料与胶液的相容性，使得制备的胶黏剂强度进一步的增强。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图；
图2为本发明的植物混剂制备流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，包括：
一、植物混剂制备
将松香树脂3％和环氧树脂3％加入至搅拌釜中加热150-180℃，在搅拌速率130-140r/min的条件下，搅拌0.5-1h熔融，制得A液；加入大豆油25％、花生油5％、蓖麻油3％、小麦油7％、甘油12.5％至A液中并加入分散剂2％，然后超声混合搅拌，制得B液，其中超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h；待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
二、胶黏剂制备
将聚醚多元醇85份加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯15份和催化剂2份进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体，其中加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h；将聚氨酯预聚合体、植物混剂18份、填料20份、改性剂1份、扩链剂5份和分散剂1份依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，其中加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h，然后加入挤出机中挤塑成粒；再将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
实施例2一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，包括：
一、植物混剂制备
将松香树脂3％和环氧树脂3％加入至搅拌釜中加热150-180℃，在搅拌速率130-140r/min的条件下，搅拌0.5-1h熔融，制得A液；加入大豆油25％、花生油5％、蓖麻油3％、小麦油7％、甘油12.5％至A液中并加入分散剂2％，然后超声混合搅拌，制得B液，其中超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h；待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
二、胶黏剂制备
将聚醚多元醇85份加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯15份和催化剂2份进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体，其中加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h；将聚氨酯预聚合体、植物混剂22份、填料24份、改性剂3份、扩链剂7份和分散剂3份依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，其中加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h，然后加入挤出机中挤塑成粒；再将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
实施例3一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，包括：
一、植物混剂制备
将松香树脂3％和环氧树脂3％加入至搅拌釜中加热150-180℃，在搅拌速率130-140r/min的条件下，搅拌0.5-1h熔融，制得A液；加入大豆油25％、花生油5％、蓖麻油3％、小麦油7％、甘油12.5％至A液中并加入分散剂2％，然后超声混合搅拌，制得B液，其中超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h；待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
二、胶黏剂制备
将聚醚多元醇85份加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯15份和催化剂2份进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体，其中加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h；将聚氨酯预聚合体、植物混剂25份、填料28份、改性剂5份、扩链剂9份和分散剂5份依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，其中加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h，然后加入挤出机中挤塑成粒；再将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
上述实施例1-3中，植物混剂包括大豆油、花生油、蓖麻油、小麦油、甘油、松香树脂、环氧树脂和分散剂，其余为去离子水，通过加入的植物混剂，可提升胶黏剂的粘性和抗氧化性能，通过替代其他粘性化学添加剂加入，来改善胶黏剂的环保性；
填料选自铝粉、铁粉、碳酸钙和二氧化钛，加入的填料用于增强胶黏剂的强度；
改性剂选自氢氧化镁，用于提升该胶黏剂的阻燃性；
本发明中填料中的金属元素可与植物混剂中的硬脂酸混合反应生成硬脂酸盐，该类硬脂酸盐可用作胶黏剂生产过程中的表面活性剂、增稠剂或助流剂使用，增强了填料与胶液的相容性，使得制备的胶黏剂强度进一步的增强；改性剂与植物混剂中的硬脂酸反应可制得用于提升胶黏剂粘性和强度的增稠剂。
本发明制备的环境友好型聚氨酯胶黏剂的相关指标，具体见表1：
表1
根据表1所示，本发明实施例1-3中制备的环境友好型聚氨酯胶黏剂，均具有较好的拉伸强度、断裂伸长率和缺口剪切强度，同时拉伸粘结强度和剥离强度也较高，可以看出本发明的胶黏剂具有较好的强度和粘结性。
对比例1一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，包括：
1、将聚醚多元醇85份加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯15份和催化剂2份进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体，其中加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h；
2、将聚氨酯预聚合体、填料24份、改性剂3份、扩链剂7份和分散剂3份依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，其中加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h，然后加入挤出机中挤塑成粒；
3、再将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
对比例2一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，包括：
一、植物混剂制备
将松香树脂3％和环氧树脂3％加入至搅拌釜中加热150-180℃，在搅拌速率130-140r/min的条件下，搅拌0.5-1h熔融，制得A液；加入大豆油25％、花生油5％、蓖麻油3％、小麦油7％、甘油12.5％至A液中并加入分散剂2％，然后超声混合搅拌，制得B液，其中超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h；待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
二、胶黏剂制备
将聚醚多元醇85份加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯15份和催化剂2份进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体，其中加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h；将聚氨酯预聚合体、植物混剂22份、改性剂3份、扩链剂7份和分散剂3份依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，其中加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h，然后加入挤出机中挤塑成粒；再将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
对比例3一种环境友好型聚氨酯胶黏剂及其制备方法，包括：
一、植物混剂制备
将松香树脂3％和环氧树脂3％加入至搅拌釜中加热150-180℃，在搅拌速率130-140r/min的条件下，搅拌0.5-1h熔融，制得A液；加入大豆油25％、花生油5％、蓖麻油3％、小麦油7％、甘油12.5％至A液中并加入分散剂2％，然后超声混合搅拌，制得B液，其中超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h；待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
二、胶黏剂制备
将聚醚多元醇85份加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯15份和催化剂2份进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体，其中加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h；将聚氨酯预聚合体、植物混剂22份、填料24份、扩链剂7份和分散剂3份依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，其中加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h，然后加入挤出机中挤塑成粒；再将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
本发明制备的环境友好型聚氨酯胶黏剂具有较好的强度和粘性，与加入的植物混剂、填料和改性剂有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下试验：
对比例1-3：采用实施例2的方法，在分别去除了植物混剂、填料和改性剂的情况下，检测制备的胶黏剂相关指标，具体见表2：
表2
根据表2所示，在去除了植物混剂的情况下，胶黏剂的粘性和强度均有大幅度下降，当去除了填料的情况下，胶黏剂的强度下降较为明显，当去除了改性剂时，胶黏剂的强度和粘性也均有下降，因此可以说明，本发明中胶黏剂加入植物混剂、填料和改性剂时改善胶黏剂强度和粘性的重要因素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于，包括以下原料组成：植物混剂18-25份、聚醚多元醇70-100份、多异氰酸酯10-20份、催化剂0.1-3份、扩链剂5-9份、分散剂1-5份、填料20-28份和改性剂1-5份；
所述植物混剂包括大豆油、花生油、蓖麻油、小麦油、甘油、松香树脂、环氧树脂和分散剂，其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述植物混剂中各材料用量为大豆油20-30％、花生油2-8％、蓖麻油1-5％、小麦油5-9％、甘油10-15％、松香树脂1-5％、环氧树脂1-5％和分散剂1-3％。
3.根据权利要求1所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述植物混剂的制备方法如以下步骤：
S1.1、将松香树脂和环氧树脂加入至搅拌釜中加热熔融，制得A液；
S1.2、加入大豆油、花生油、蓖麻油、小麦油、甘油至A液中并加入分散剂，然后超声混合搅拌，制得B液；
S1.3、待B液冷却后加入去离子水，超声搅拌均匀，即可制得植物混剂。
4.根据权利要求3所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述S1.1中，搅拌釜加热温度为150-180℃，搅拌速率为130-140r/min，时间0.5-1h。
5.根据权利要求3所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述S1.2中，超声分散温度为70-80℃，分散速率为4700-5000r/min，时间0.5-1h。
6.根据权利要求1所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述填料选自铝粉、铁粉、碳酸钙和二氧化钛。
7.根据权利要求1所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述改性剂选自氢氧化镁。
8.一种用于制备如权利要求1-7中任意一项所述环境友好型聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S2.1、将聚醚多元醇加入反应釜中，加热脱水，然后加入多异氰酸酯和催化剂进行预聚合，制得聚氨酯预聚合体；
S2.2、将聚氨酯预聚合体、植物混剂、填料、改性剂、扩链剂和分散剂依次加入至搅拌釜中，快速搅拌混合，然后加入挤出机中挤塑成粒；
S2.3、然后将聚氨酯母粒加入溶剂中，溶解制得聚氨酯胶黏剂。
9.根据权利要求8所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述S2.1中，加热温度为105-120℃，反应时间为0.5-1h。
10.根据权利要求9所述的环境友好型聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述S2.2中，加热温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h。
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